李进 陈美陆

摘 要：“三维四环”物理单元教学法是指在深度学习下以“认知、交往、个人”三个维度，通过主题、目标、活动、评价四个环节统筹实施物理教学的方法，该教学法指向核心素养提升，有助于学生关键能力的形成和必备品格的培养.本文主要谈在中学物理实际教学中如何应用“三维四环”单元教学法.

关键词：物理学科;深度学习;三维四环;单元教学

中图分类号：G633.7 文献标识码：B 文章编号：1008-4134（2021）12-0013-04

1 “三维四环”物理单元教学法的提出

自改革开放以来我国教育先后经历了四次较大的变革[1]，每一次改革都根据社会发展需要对课程计划与标准、教材与教法做出重大调整.现阶段正处在新时代新发展要求下的新课改进程中，为转变学科的育人价值以及创新学科的育人方式，新课标确立了培养“全面发展的人”为教育核心，并明确了学生、学科、社会三位一体的新课程理念.当前教学的主要任务是发展学生核心素养，教学研究的重点已经转向以核心素養为价值取向的高标准的学科课程体系建设.

在物理学科教学中落实核心素养教育理念要实现三个转化：“把人类社会积累的知识转化为学生的个体知识和观念;把前人从事智力活动的思想、方法转化为学生的认识能力和思维方式;把蕴含在知识载体中的观念、态度转化为学生的行为准则.”[2]这三个转化是发展学生核心素养理念在物理学科中的具体化.第一个转化是学生的物理观念形成过程;第二个转化是在课堂交往中实现的，即学生的科学思维与科学探究能力提升;第三个转化是指科学态度与责任的养成.在实际课堂教学如何实现这三个转化呢？只有通过三种对话，即佐藤学提出的“与世界对话，与他人对话，与自己对话”，这就是探究学习的奥秘.与世界对话是认知的过程，与他人对话是交往的过程，与自己对话是个人成长的过程.

“三维四环”物理单元教学法在情境教学、探究教学、建构主义、深度学习等理论的基础上，总结出以“认知、交往、个人”为三个教学设计维度，运用单元设计技术，分主题、目标、活动、评价四个环节有序组织学习活动的教学方法，是学生、学科、社会三位一体化的核心素养理念在课堂教学中的具体操作方法.本文主要谈在中学物理实际教学中如何应用“三维四环”单元教学法实现上述转化，达成深度学习的目标.

2 “三维四环”物理单元教学法的内涵与结构

“三维四环”物理单元教学法是指在“认知、交往、个人”三个维度下，以教学的主题、目标、活动、评价四个环节统筹设计并有序实施的一种组织学生深度学习的教学方法.该教学法旨在提升学生的物理学科素养，有利于学生的物理观念的建构、科学思维能力与科学探究能力等关键能力的形成以及科学态度与责任等必备品格的养成.“三维四环”物理单元教学法属于核心素养下单元教学设计的操作层级行动方法.

“三维四环”物理单元教学法中的三维具体内容为：认知是指物理知识与技能的记忆、理解、掌握和应用的程度以及体系建构情况;交往是指探究活动中的提出问题、收集证据、实验推理、解释交流等能力的发展程度;个人是指性格与意志、情感与态度、价值观等非智力因素的发展情况.有了“三维”立体设计理念，教学的各项工作就有了方向，教学活动的设计就有了时空感.这种时空感可以用“新木桶理论”来形象地表述.把知识比作桶里的水，课堂交往能力就是桶壁，桶底则是个人品质（如图1所示）.这里的知识不是一般理解的知识点，而是一个系统的单元知识体系.为了帮助学生建构有机整体的“四环”单元球知识体系（如图2所示），“三维四环”物理单元教学法中的四环为其提供了基本路径.因此，系统化的设计课堂交往包括：主题、目标、活动、评价四个环节，其有别于传统教学的单向传输链式结构.

“三维四环”物理单元教学设计在系统分析了学生认知规律和学情的基础上，整体设计一个主题，根据单元目标，分解各个教学活动目标，整体化设计“课堂交往”的过程.课堂交往包括：师生之间交往、生生之间交往、个体与学习小组交往、教师与学习小组交往以及学习小组与学习小组之间交往.课堂交往既不是单向传输的，也不是无序的.在单向传输的课堂交往中学生只需要靠集中注意力听讲就行了，但是这种传输是低附加值且低效的.而在有序的“三维四环”物理单元教学设计下的课堂交往要求学生在课堂上努力捕捉来自各个渠道的各种信息，并时刻准备着表述自己的观点以及态度诚恳地修正他人观点，当然要尊重他人的发言，细心体会接纳别人的见解，从而体验交往之乐，获取丰厚的收益.

3 “三维四环”物理单元教学法的原则与案例

3.1 明确主题的原则

3.1.1 主题确立占位要高

首先，指向核心素养的“三维四环”物理单元教学设计旨在改变传统的基于知识点的教学，在物理核心观念统领下重组教学内容、优化教学结构以及布局课堂教学活动，主题确立必须指向核心观念，体现科学本质以及育人赋能功能.

实践中要依据课程标准，立足教材内容，根据提升学生素养的需要，帮助学生在学习物理的过程中认识并形成物质、能量、运动及相互作用等物理观念，提高实验探究、理论探究与交流合作等能力，提升自身的思维品质与科学态度等.

3.1.2 主题必须少量有深度

在《人是如何学习的：大脑、心理、经验及学校》一书中有这样一段关于学习过程的陈述：“必须用少量主题的深度覆盖去替换学科领域中对所有主题的表面覆盖，这些少量主题使得学科中的关键概念得以理解”[3].由此可知用“少量主题”替换“所有主题”，是学生掌握核心概念的重要途径.所以主题确立原则是撷取指向核心概念的“少量”有深度的主题，即以“大概念”为锚点，用全体学生都可能面对的少量实际问题作为主题.

案例：声现象的单元教学单从知识点学习角度看是简单的，单元设计的主题占位不高，势必会对整个单元的教学造成极大的影响.但是不乏有教师依据中考对该单元的考查难易程度，作出“不必花费时间学习”的论断.殊不知在诸多版本的教材中将该单元作为初学物理学生的必修内容是有高深意义的.这一单元富有运动、信息、能量等知识，更有发现、探究等交往，还有对环境、对人的情感态度.完全可以用“人与美妙的声音”“声音与生活”等STSE主题让学生自己去发现身边的各种声音与生活、学习、情感等的关系，从而引出一系列的子问题，对声音产生、乐音特性、噪声危害等问题逐一研究，交流分享.

3.2 细化目标的原则

3.2.1 目标主体是学生

目标是为了促进学生学习，是为了学生认知水平提高，交往能力增强，是为了学生的素养提升，所以无论单元教学目标还是课时目标的主体一定是学生，所以说目标一定是学习目标.在具体表述时永远都是学生知道、学生理解、学生学会等等，而不是教师完成什么任务，因此不可将单元设计的目标表述为教会学生知道，也不能说成帮助学生理解等等，这些主语还是教师，是不符合“目标主体是学生”这一原则的.

3.2.2 目标必须具体

课堂学习目标与课标的内容不同，学习目标是为了方便将主题任务化，所以学习目标必须是具体的，可实现的.虽然学习目标不是学生学习的具体内容，但是贯穿于学习的始终，只有学习目标是可实现的，学习任务才是可以完成的.“三维四环”物理单元教学设计中目标的制定表面上看跟通常的三维目标相差不大，但是最大的区别在于可实现性.

3.2.3 目标设计与评价一致

学习目标是教师的教与学生的学两者之间的连接点，是教师将教学任务转化成学生的学习任务的重要桥梁，所以学习目标要明确揭示，让每一个学生都知道自己努力的方向.确切地说目标实质上是學生要做什么、怎么做、做到什么程度的具体表述，只有目标与评价一致，学生才能对照学习目标看得到自己做的怎么样（见表1）.

案例：声现象单元目标设计（见表1）.

3.3 设计活动的原则

3.3.1 课堂交往是活动的主要形式

皮亚杰认为：“真正的知识既不发端于客体，也不发端于主体，而是发端于主、客体相互作用的动作和活动中.”这里的“主、客体相互作用的动作和活动”实际上就是课堂交往（intercourse in classroom）.课堂交往是指教师与学生、学生与学生在课堂上的相互作用.事实上，无论教师有没有计划地组织教学活动，课堂交往都会自然发生.只是有的交往是教师主控的，有的交往是主导的，有的交往是非正式的、难以控制的.这就需要教师在课前对课堂交往的时空、各种因素进行设计，即活动设计.符合课堂交往需要的活动才能促进学生掌握知识、发展智力与个性，促进学生的物理观念形成，帮助学生形成良好的思想、心境、情感等个性品质[4].当然，课堂交往要保证全员参与，并适当分工，另外建立课堂交往规则是活动的有效保障.

3.3.2 科学探究是活动的主要内容

“三维四环”物理单元教学法的主要教学活动的方式为探究活动，学生的知识、能力和品格都是在实验操作、推理分析等探究活动中获得的.与单一的活动设计不同，单元活动设计以核心问题的解决为主线，通盘设计一系列相对独立又内具关联的活动群，并赋予相应的认知策略.

案例： 声现象活动设计与评估（见表2）.

3.3.3 探究活动程序的设计

在探究学习的过程中，虽然学生是主体，但是教师不可缺位，教师作为组织者、引导者以及关键评价者等多重身份，在探究学习起到重要作用.凡事预则立不预则废，活动设计少不了程序预设.探究活动的一般程序有：（1）围绕探究主题和目标，创设情境帮助学生提出问题，学生可能一次性提出很多问题，这就需要教师引导学生关注关键属性，筛选有研究价值的问题;（2）根据问题，引导学生提出假设，假设不是描述自然现象或实验现象，也不是预测实验结果，而是提出自己对现象的解释，其实这是初建物理模型的过程，如用抽气机抽真空罩中的空气，学生未必预测到真空不能传声，可以猜想空气传声的能力与空气的稀薄程度有关或空气越稀薄传出的声音越小等;（3）收集证据或设计实验并实施，这是最能体现学生思维能力的环节;（4）得出结论，对问题作出解释，并交流讨论.当然，很多工作可以隐而不显，除了课前设计好探究活动的程序外，课中使用预设的引导、控制方案也是提高探究效益的有力保障.

3.4 评价设计的原则

3.4.1 评价贯穿且先行

“三维四环”物理单元教学中的评价是以一定价值标准，对学生的学习交往过程和学习结果等事实进行评判.为保证课堂学习活动不仅有利于学生知识体系的建构，还有助于课堂交往能力的提升，并发挥好学科教学的育人功能，“三维四环”物理单元教学采取“逆向教学设计”，即“评价先行”， 在依据“三维”确定学习目标（学习结果）之后，设计学业质量标准（学习评价），然后设计活动（学习过程）.评价的方式是多元多样的，不仅重视学习成果，还重视学习过程，对学习反应、学习行为等方面都要做出评价.

3.4.2 多种方式评价且有进阶记录

根据SOLO分类评价法，比格斯把学生对课前准备、课中交往表现以及课后作业完成情况或提交作品等学习结果由低到高划分为五个层次：分别是前结构、单点结构、多点结构、关联结构和抽象拓展结构.具体评估时，根据学生表现和依据SOLO分类评价层次评定得分，如学生逻辑混乱、没有论据支撑的回答或展示，赋1分;学生有解决问题的思路，但是论据单一，认识仅停留于现象，赋2分;学生可以用多种方法解决问题，但未能把这些思路有机地整合起来，赋3分;学生不仅有多种解决问题的方法，且能有机结合运用，赋4分;学生不但能解决当前的问题，而且能抽象概括，并上升到理论高度，分析、拓展、深化问题，赋5分.

案例：学生进阶记录（见表3）.

4 结语

引导学生深度学习是“三维四环”物理单元教学的目标，只有通过“洞悉与解决真问题”的过程，并指向关键能力形成和必备品格培养的教学才能促成真正深度学习，才能让学生的物理观念、科学思维能力与科学探究能力等关键能力以及科学态度与责任等个人必备品格逐渐增强[5].

教学方法的形成无外乎两种路径：一种是教学经验总结归纳而来的;另一种是教学理论推导演绎而来的.对于一种教学方法不好简单地定论到底是归纳形成的还是演绎形成的，事实上对于一线教师而言，他们的教学方法大多是在经验归纳与理论演绎螺旋生成的.“三维四环”物理单元教学法还要不断吸收其它教学改革的成果，结合建构主义、情境教学、探究教学、深度学习等理论，凸显物理学科的育人价值，依据物理学科特点进行不断改进.

“三维四环”物理单元教学让学生在主题活动中经历“想学—自学—互学—展学”的过程.

“四学”是“四环”在课时教学中的具体表现，任何教学法的实施都离不开课时教学，课时教学过程中教师的任务是：不想学，教师用主题激趣;不会学，教师用目标导学;学不会，教师用活动助力;学会了，教师提供展台.教师存在的价值正在于帮助全体学生各自发展，而不是只选择能教好的学生教.

参考文献：

[1]雷婷婷.改革开放40年我国学校教育的变革与发展[J].教书育人（高教论坛），2019（30）：4-6.

[2]罗绍凯， 王明泉， 蒋驰.物理学的潜科学分析[M].北京：科学技术文献出版社， 1999.

[3]约翰·D·布兰思福特.人是如何学习的：大脑，心理，经验及学校[M].上海：华东师范大学出版社， 2013.

[4]应如刚.初中物理概念深度学习探讨——以“电功率”为例[J].理科考试研究，2021，28（08）：43-45.

[5]周晓娟.指向深度学习的初中物理综合实践活动的深度备课[J].中学物理，2021，39（08）：56-58.

（收稿日期：2021-03-23）